探析機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程中的應(yīng)用

施華軍

摘要：近些年來(lái)，伴隨著我國(guó)城市化建設(shè)的高速發(fā)展，推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的發(fā)展得到了突飛猛進(jìn)的提高，然而，在機(jī)械工程領(lǐng)域中，機(jī)械工程為了提高工作的效率都引進(jìn)了機(jī)電一體化系統(tǒng)，機(jī)電一體化系統(tǒng)的合理運(yùn)用能夠降低機(jī)械工程運(yùn)營(yíng)當(dāng)中的人力成本，讓機(jī)械工作代替大部分的人力工作，且在機(jī)械介入工作的過(guò)程當(dāng)中其工作安全性得到了保障，人員不用再進(jìn)行一些高難度的操作。機(jī)電一體化系統(tǒng)的深入應(yīng)用是我國(guó)機(jī)械工程行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。希望可以為相關(guān)行業(yè)的良好發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng);機(jī)械工程;應(yīng)用

引言

隨著當(dāng)今機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)械化已經(jīng)成為機(jī)械工程發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。通過(guò)機(jī)械工程的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了工作強(qiáng)度的有效降低，同時(shí)也進(jìn)一步提升了機(jī)械工程效率與經(jīng)濟(jì)效益。尤其是隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用，機(jī)械工程更是在技術(shù)水平上實(shí)現(xiàn)了突破性的發(fā)展。因此，在機(jī)械工程的應(yīng)用與發(fā)展中，技術(shù)人員一定要加強(qiáng)機(jī)電一體化系統(tǒng)的應(yīng)用研究，以此來(lái)發(fā)揮其充分優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)機(jī)械工程的良好發(fā)展。

1機(jī)電一體化技術(shù)概述

機(jī)電一體化技術(shù)主要以機(jī)械信息科學(xué)以及電子技術(shù)科學(xué)為基礎(chǔ)，是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中融合前期設(shè)計(jì)及中期制造的一種綜合性的技術(shù)體系，其集智能計(jì)算機(jī)技術(shù)及機(jī)械工程和電子技術(shù)于一體，能夠落實(shí)全過(guò)程的自動(dòng)化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)以及生產(chǎn)。從技術(shù)類型角度而言，機(jī)電一體化技術(shù)涵蓋有傳感技術(shù)、智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)計(jì)算及數(shù)據(jù)挖掘等多種技術(shù)體系，其主要內(nèi)置于硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)當(dāng)中，由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行智能化的加工制造。通常來(lái)講，人們可以通過(guò)人機(jī)交互界面及智能終端等對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和調(diào)整。機(jī)電一體化技術(shù)的出現(xiàn)有效代替了傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)，可以滿足當(dāng)前多樣化的機(jī)械設(shè)備的制造需求，且其編程范圍隨著技術(shù)的進(jìn)步而不斷拓展，現(xiàn)場(chǎng)編程、結(jié)合具體需求進(jìn)行微調(diào)等已成為現(xiàn)實(shí)，極大推動(dòng)了機(jī)電行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展多樣性。立足于生產(chǎn)制造這一核心點(diǎn)，機(jī)電一體化技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)與其他技術(shù)體系的拓展聯(lián)動(dòng)，從而使多元化協(xié)同技術(shù)方案的構(gòu)建成為了可能。例如，將無(wú)線通信技術(shù)及傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)等與機(jī)電一體化技術(shù)相融合，能夠有效突破硬件和軟件的壁壘，從而構(gòu)建出純硬件數(shù)控手段，這不僅能夠增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的精準(zhǔn)度，還可以進(jìn)一步確保生產(chǎn)流程滿足實(shí)際的生產(chǎn)需求。

2機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1生產(chǎn)安全性較高

在機(jī)電一體化技術(shù)的支持下，制造人員能夠充分發(fā)揮電子信息系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)機(jī)械生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)視、斷電保護(hù)等工作。在這種環(huán)境下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造的安全性得以保障。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)對(duì)電壓及電流變化的感知較強(qiáng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常變化或設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該系統(tǒng)能夠自行斷電并發(fā)出警報(bào)，避免設(shè)備中的電子元件受到損壞。以內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)為例，由于當(dāng)前對(duì)內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)品性能有著較高的要求，工作人員就可以通過(guò)程序設(shè)計(jì)與電路控制，推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化發(fā)展。這不但可以有效提高內(nèi)燃機(jī)的切割精度，還能為其生產(chǎn)流程的安全性提供保障，有助于滿足我國(guó)對(duì)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)目標(biāo)的落實(shí)。

2.2可操控性較強(qiáng)

機(jī)電一體化技術(shù)在設(shè)備操控與維護(hù)方面具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，相關(guān)設(shè)備通過(guò)發(fā)揮自身的數(shù)字顯示、程序控制、計(jì)算機(jī)操作等功能，降低了設(shè)備操作人員的使用難度。生產(chǎn)設(shè)備按照既定的程序完成生產(chǎn)工作，使整個(gè)生產(chǎn)流程中的設(shè)備保持高度的協(xié)同性與連續(xù)性，無(wú)須工作人員參與。隨著機(jī)電一體化應(yīng)用的不斷深入，該技術(shù)與機(jī)械工程行業(yè)的關(guān)聯(lián)性愈發(fā)緊密。

2.3降低人力成本

機(jī)械工程屬于大型工程項(xiàng)目，在工程的開(kāi)展期間需要耗費(fèi)巨大的人力成本，過(guò)去機(jī)械工程主要依靠人力勞動(dòng)方式進(jìn)行生產(chǎn)，這種生產(chǎn)方式不但落后，其生產(chǎn)效率跟不上生產(chǎn)需要，且在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中會(huì)具有一定的危險(xiǎn)性，經(jīng)常會(huì)造成不必要的人員傷亡。當(dāng)機(jī)械工程當(dāng)中逐漸加入機(jī)電一體化痛的時(shí)候，人們就能夠通過(guò)電腦遠(yuǎn)程控制的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，傳統(tǒng)的人力勞動(dòng)變?yōu)榱巳藶椴僮髂Ｊ?，不但?jiǎn)化了工作流程，且提高了生產(chǎn)的效率，能夠在工作當(dāng)中有效降低人員的工作壓力，因此機(jī)械工程單位能夠相應(yīng)的減少人員成本的投資，給企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)機(jī)械工程系統(tǒng)化和自動(dòng)化的運(yùn)作，能夠準(zhǔn)確抓住生產(chǎn)當(dāng)中的重點(diǎn)，讓產(chǎn)品可定制性更加高，更容易滿足目標(biāo)客戶的需求，對(duì)于未來(lái)機(jī)械工程的發(fā)展是有重大意義的。

3機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程當(dāng)中應(yīng)用

3.1虛擬技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，虛擬技術(shù)主要是借助于多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)、圖片模式識(shí)別技術(shù)以及傳感技術(shù)等的支持，將用戶的實(shí)際設(shè)計(jì)要求作為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行一個(gè)三維立體場(chǎng)景的構(gòu)建。將該技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械的動(dòng)態(tài)建模，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)械三維立體模型的全方位構(gòu)建，并通過(guò)這個(gè)模型來(lái)全面展示機(jī)械的外形及其所有的實(shí)體結(jié)構(gòu)。就本質(zhì)而言，虛擬技術(shù)也屬于集成技術(shù)的一種，將該技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械工程中，可按照機(jī)械設(shè)備的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程的具體特征來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的幾何模型、運(yùn)動(dòng)模型以及物理模型等的構(gòu)建，這樣便可在最初的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)機(jī)械做到最佳優(yōu)化。同時(shí)，通過(guò)虛擬技術(shù)的應(yīng)用，也可以將機(jī)械結(jié)構(gòu)更加直觀地展示給用戶，以便用戶對(duì)機(jī)械工程做到全面了解，且能夠?qū)C(jī)械工程的運(yùn)行場(chǎng)景展示給用戶，向其傳輸一些極端狀況的應(yīng)急技巧，這樣便可有效降低機(jī)械工程運(yùn)行故障所帶來(lái)的不利影響，為其安全穩(wěn)定運(yùn)行提供良好保障。

3.2實(shí)時(shí)監(jiān)控中的應(yīng)用

機(jī)電一體化系統(tǒng)在機(jī)械工程當(dāng)中應(yīng)用之后，就意味著有了連帶的監(jiān)控系統(tǒng)，在依托電子系統(tǒng)對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行控制之后，電子系統(tǒng)可以直接獲取傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)等機(jī)械系統(tǒng)方面的詳細(xì)數(shù)據(jù)。因此以電子系統(tǒng)為主導(dǎo)，在機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障之后，電子控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同的故障原因給出相應(yīng)的解決方案，且電子控制系統(tǒng)與報(bào)警器相連，一旦發(fā)生故障就會(huì)切斷故障區(qū)域的運(yùn)作，并且做好故障數(shù)據(jù)的反饋工作。甚至目前發(fā)展先進(jìn)的電子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自己解決系統(tǒng)當(dāng)中的錯(cuò)誤，通過(guò)事先寫入的程序?qū)崿F(xiàn)自我查錯(cuò)，避免了因?yàn)橄到y(tǒng)錯(cuò)誤導(dǎo)致生產(chǎn)停止。但目前該領(lǐng)域還需要繼續(xù)進(jìn)行研究，提高電子控制系統(tǒng)的智能性，提高技術(shù)的熟練程度。

3.3高精度GPS技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械工程中，高精度GPS系統(tǒng)主要是借助于傳感技術(shù)、超聲波技術(shù)以及GPS拆分技術(shù)，精準(zhǔn)地將機(jī)械工程設(shè)計(jì)參數(shù)、三維坐標(biāo)、儀表顯示參數(shù)等各種詳細(xì)信息反饋給計(jì)算機(jī)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)中的一種新型技術(shù)形式。但是就目前來(lái)看，這種技術(shù)形式的應(yīng)用范圍比較有限，僅在一些機(jī)械工程中用來(lái)進(jìn)行機(jī)械的混合作業(yè)控制。通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，可以讓工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械工程運(yùn)行中存在的異常，并對(duì)可能會(huì)發(fā)生的故障做出科學(xué)判斷，以便及時(shí)處理相應(yīng)的異常，避免機(jī)械故障所帶來(lái)的不利影響，確保機(jī)械工程的安全可靠運(yùn)行，并進(jìn)一步提升其運(yùn)行質(zhì)量與效率，滿足機(jī)械工程實(shí)際需求。

結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)當(dāng)前的機(jī)械工程中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全，從而促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高，為我國(guó)機(jī)械工業(yè)的現(xiàn)代化、智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。由此，本文對(duì)機(jī)械工程中機(jī)電一體化的應(yīng)用進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，提出了其在虛擬技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、高精度GPS技術(shù)等方面的應(yīng)用，以促進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)效率的提升。

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